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北京時(shí)間1月29日，因全球頂級(jí)科學(xué)期刊《自然》（Nature）的一篇論文，“花垣生物群”引發(fā)國(guó)內(nèi)外各大媒體關(guān)注。

花垣生物群生態(tài)復(fù)原圖。楊定華 科學(xué)網(wǎng)可視化團(tuán)隊(duì) 制圖

這是一項(xiàng)震撼世界的發(fā)現(xiàn)。花垣生物群揭開(kāi)了顯生宙第一次生物大滅絕的面紗，它的價(jià)值，可比肩云南澄江動(dòng)物群和加拿大布爾吉斯頁(yè)巖生物群兩大世界遺產(chǎn)。地球生命5億年的宏大敘事中，在此留下了清晰而深刻的湖南印記。

湘西山崖，全球頂級(jí)化石生物群意外露頭

時(shí)光回到2021年初春。

當(dāng)年2月，群山深處的湖南省湘西土家族苗族自治州花垣縣石欄鎮(zhèn)磨子村還十分濕寒。51歲的花垣縣邊城高級(jí)中學(xué)地理教師龍曉紅又一次來(lái)到山里，尋找他喜愛(ài)的三葉蟲(chóng)化石。三葉蟲(chóng)“排吾龍氏蟲(chóng)”正是以他的姓氏命名。

當(dāng)時(shí)，磨子村村委會(huì)正在組織修建機(jī)耕道。隨著修建工程的推進(jìn)，以泥頁(yè)巖為特征的寒武系杷榔組的新鮮地層剖面也逐漸露出——當(dāng)然，如此專業(yè)的名詞是科研人員考察后確定的。

花垣生物群所在的大山

龍曉紅發(fā)現(xiàn)露出來(lái)的巖石有些不一樣，立刻拍照發(fā)給了對(duì)此有專業(yè)研究的湖南省博物館館員劉琦。

湖南省博物館曾參與了中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡(jiǎn)稱“南京古生物所”）領(lǐng)銜的湖南湘西“列夕動(dòng)物群”的研究。收到龍曉紅的照片，劉琦十分興奮，馬上從長(zhǎng)沙趕到了400多公里外的磨子村仁枯坡。

“這批化石不同于常見(jiàn)的硬殼保存方式。它們的形態(tài)很清晰，許多個(gè)體保留了軟軀體結(jié)構(gòu)，屬于極為特殊的特異埋藏生物化石。當(dāng)時(shí)生物的眼睛、神經(jīng)、附肢等都保存下來(lái)了，給我們留下了比平時(shí)看到的單純的殼相化石多得多的珍貴信息?！奔?xì)細(xì)觀察研究后，劉琦更興奮了。畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地層古生物專業(yè)的他，后來(lái)成為花垣生物群論文的共同第一作者。

“花垣生物群”的發(fā)現(xiàn)和研究論文的四位作者（從左至右：朱茂炎、趙方臣、曾晗、劉琦）

于是，他采集了首批用于科研的化石樣本，交給了中國(guó)科學(xué)院南京古生物所朱茂炎研究員團(tuán)隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱“朱茂炎團(tuán)隊(duì)”）。

30多年來(lái)，朱茂炎團(tuán)隊(duì)一直從事中國(guó)的寒武紀(jì)特異埋藏化石群研究?？吹絹?lái)自湘西花垣的化石樣本，團(tuán)隊(duì)成員立刻敏銳地意識(shí)到：花垣縣境內(nèi)存在重要的寒武紀(jì)軟軀體化石群。

2021年4月初，南京古生物所的副研究員曾晗等4人乘坐劉琦的汽車，一路顛簸，到達(dá)磨子村仁枯坡，花垣生物群持續(xù)5年的系統(tǒng)性野外化石發(fā)掘工作由此展開(kāi)。

“五次大滅絕”前，打斷寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的“辛斯克事件”

地球有46億年的歷史，而地球生命的起源是在距今40億至38億年前。

不過(guò)，在生命起源后的30多億年的漫長(zhǎng)時(shí)間里，地球是微生物的天下。這個(gè)時(shí)期被稱為“隱生宙”。

動(dòng)物們什么時(shí)候登臺(tái)呢？

大約5.39億年前后，“動(dòng)物”這一復(fù)雜生命形式在海洋中爆發(fā)式地出現(xiàn)，由微生物主導(dǎo)的“隱生宙”，開(kāi)始逐漸走向由動(dòng)物主導(dǎo)的“顯生宙”時(shí)期。這就是著名的“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”。寒武紀(jì)，是“顯生宙”的第一個(gè)紀(jì)元。

寒武紀(jì)之后，進(jìn)入奧陶紀(jì)，從這一時(shí)期起，相繼發(fā)生了知名的“五次大滅絕”。

“其實(shí)，五次大滅絕之前，寒武紀(jì)期間有一次生物大滅絕，學(xué)界稱之為‘辛斯克大滅絕事件’?！蹦暇┕派锼毖芯繂T曾晗告訴湖南日?qǐng)?bào)全媒體記者，早在20世紀(jì)80年代，科研人員就提出了“辛斯克大滅絕事件”這一概念。

而這一次湖南湘西“花垣生物群”的出現(xiàn)，為辛斯克大滅絕事件及其意義提供了鐵證。

什么樣的證據(jù)？看關(guān)鍵詞：軟軀體特異埋藏。

花垣生物群代表性軟軀體動(dòng)物化石：從左至右、從上至下依次為開(kāi)腔骨、海綿、櫛水母、蠕蟲(chóng)、奇蝦類、娜羅蟲(chóng)、爬胃蟲(chóng)、被囊動(dòng)物、分類不明囊狀動(dòng)物

曾晗說(shuō)，在花垣生物群被發(fā)現(xiàn)之前，關(guān)于辛斯克大滅絕事件的證據(jù)主要是淺海生態(tài)系統(tǒng)中的生物礁和具骨骼和外殼的常規(guī)殼相化石。在海洋動(dòng)物群落中，這些帶殼生物的占比一般不超過(guò)30%至40%，不能反映海洋動(dòng)物群落的完整面貌。

軟軀體特異埋藏化石群就不一樣了。那些被瞬間掩埋的、保存完整的、幾乎可以用栩栩如生形容的軟軀體特異埋藏化石，提供了海洋生物的諸多細(xì)節(jié)。

在花垣生物群的化石地，科考隊(duì)隊(duì)員們從單一采坑中累計(jì)采集了超過(guò)5萬(wàn)件化石標(biāo)本，目前分類鑒定出153個(gè)動(dòng)物物種，其中59%為新物種，涵蓋了16個(gè)動(dòng)物門類。

許多化石清晰保存了消化、神經(jīng)、呼吸系統(tǒng)等精美的軟軀體生物學(xué)結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)了一個(gè)具有復(fù)雜食物網(wǎng)和生物碳循環(huán)機(jī)制的深水動(dòng)物群落。

花垣生物群勾勒出5億多年前一段曲折的生命爆發(fā)滅絕史——

約5.18億年前，寒武紀(jì)生命大爆發(fā)達(dá)到頂峰。但好景不長(zhǎng)，約5.13億年前，“辛斯克大滅絕事件”打斷了寒武紀(jì)生命大爆發(fā)。這是目前所知的顯生宙第一次生物大滅絕事件，與“五次大滅絕”的規(guī)模相當(dāng)。

在花垣生物群，尋找你的“太太太太……祖”

“在花垣生物群，你可以找到包括人類在內(nèi)，現(xiàn)在幾乎所有動(dòng)物的最初的祖先?！敝烀仔χ忉?，比如人屬于脊椎動(dòng)物，這類動(dòng)物的“太太太……祖”，也許可以追溯到小魚和有脊索的化石。不過(guò)，經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的演變，“直系”祖先很難找到。而且有些當(dāng)時(shí)存在的生物，如今已經(jīng)消失了。

花垣生物群展現(xiàn)了一個(gè)具有復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的深水動(dòng)物群落，“居民”多種多樣：海底表面游移的捕食動(dòng)物、海底表面固著的濾食動(dòng)物、底棲游泳的食泥和捕食動(dòng)物、浮游的捕食和濾食動(dòng)物，等等。

長(zhǎng)達(dá)2米的奇蝦，是地球上最早的巨型動(dòng)物和頂級(jí)捕食者?；ㄔ锶喊l(fā)現(xiàn)了多樣的奇蝦類動(dòng)物。它們的存在表明，這片海域存在一個(gè)具有復(fù)雜捕食關(guān)系的食物網(wǎng)。

奇蝦以及各種早期的節(jié)肢動(dòng)物規(guī)模龐大，形態(tài)多樣。它們?cè)诮裉斓暮蟠芏嗄愣己苁煜ぃ何浵仭⒚鄯?、蜘蛛、蝴蝶、蝦、龍蝦、螃蟹、蝎子、蜈蚣、藤壺……

而蝸牛、章魚、蛤蜊等，可能要去研究一下有原始?xì)さ能涹w化石。

樽海鞘是現(xiàn)代海洋浮游動(dòng)物群落的代表，花垣生物群也發(fā)現(xiàn)了多種樽海鞘狀浮游被囊動(dòng)物，表明寒武紀(jì)早期的海洋碳循環(huán)已經(jīng)存在類似現(xiàn)代海洋的生物碳泵。

花垣生物群的高化石豐富度、高物種多樣性、高軟軀體保真度以及復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，贏得國(guó)際特異埋藏化石群研究專家Robert R·Gaines教授的高度評(píng)價(jià)：花垣生物群是可媲美澄江動(dòng)物群、布爾吉斯頁(yè)巖生物群兩大世界遺產(chǎn)的全球頂級(jí)寒武紀(jì)特異埋藏化石群。

5億年前，花垣成了海洋生物的“避難所”

地球的生命演化，總是充滿奇妙的哲學(xué)意味。

科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)與全球多個(gè)化石生物群對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，花垣生物群不僅展示了寒武紀(jì)的生命大滅絕，還有生命的演化創(chuàng)新，以及向全球的擴(kuò)散。

“辛斯克大滅絕事件”對(duì)淺海和深海的影響截然不同，深海成為“避難所”。

在云南東部，澄江動(dòng)物群和關(guān)山生物群都屬于華南內(nèi)大陸架的淺海區(qū)域。它們分別是辛斯克大滅絕事件發(fā)生前和發(fā)生后的代表性動(dòng)物群，二者之間共有的動(dòng)物分子相對(duì)較少。

再看花垣生物群，它處于華南外大陸架的深海區(qū)域。在這里，辛斯克大滅絕事件之后在淺海區(qū)域?yàn)l臨滅絕的納羅蟲(chóng)、原始管蟲(chóng)等依然活躍，成為優(yōu)勢(shì)物種。

這表明，辛斯克大滅絕事件讓淺海生物受到重創(chuàng)，但外大陸架的深海環(huán)境成為海洋生物的避難所。

另一個(gè)令人驚嘆的發(fā)現(xiàn)是：花垣生物群仿佛全球海洋生物的“移民目的地”。

在這里，不僅發(fā)現(xiàn)了位于云南東部地區(qū)的關(guān)山生物群中的主導(dǎo)性生物昆明關(guān)山蝦，竟然還發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)在北美的布爾吉斯頁(yè)巖生物群中的代表性分子，如馬爾蟲(chóng)、頭盔蟲(chóng)、西德尼蟲(chóng)、莫里森蟲(chóng)、蘇魯斯蝦、爬胃蟲(chóng)等。

在寒武紀(jì)時(shí)期，地球上的大陸板塊和現(xiàn)在很不一樣。但花垣生物群所在的華南板塊與北美勞倫大陸被泛大洋分開(kāi)，距離超過(guò)半個(gè)地球。北美寒武紀(jì)時(shí)期的代表性海洋生物在花垣生物群的發(fā)現(xiàn)，表明該時(shí)期寒武紀(jì)海洋動(dòng)物存在長(zhǎng)距離跨洋擴(kuò)散的機(jī)制。

花垣生物群的研究，將引入馬王堆漢墓的保護(hù)

這樣的重大成果，是科考隊(duì)隊(duì)員們不顧辛勞，在花垣縣險(xiǎn)峻的大山里，用5年時(shí)間不聲不響“挖”出來(lái)的。

他們剛來(lái)時(shí)，路是土路，塵土飛揚(yáng)、七暈八轉(zhuǎn)是日常體驗(yàn)。下雨后的塌方，隊(duì)員們遇上了好幾次。爛泥路上，汽車的輪胎一不小心就深陷其中。

開(kāi)展花垣生物群化石發(fā)掘的中國(guó)科學(xué)院南京古生物所野外科考隊(duì)

為了科考隊(duì)的安全和工作順利開(kāi)展，當(dāng)?shù)卣奁鹆艘粭l通向化石發(fā)掘地的公路，在核心區(qū)域安裝了攝像頭，立起了保護(hù)牌。

但崎嶇的科研探索之路，只能隊(duì)員們自己開(kāi)拓。

“湖南的2枚金釘子都在湘西，湘西是寒武紀(jì)的天堂?！?989年就來(lái)湘西科考的朱茂炎對(duì)這里的地質(zhì)資源十分了解。

他直言，花垣生物群的存在并非偶然，但科研人員要透過(guò)地層準(zhǔn)確地找到它，并非易事。

澄江動(dòng)物群發(fā)現(xiàn)的化石

花垣生物群的發(fā)掘工作難度極大。朱茂炎用澄江動(dòng)物群的發(fā)掘打比方：“澄江動(dòng)物群所在地的巖石是黃綠的泥巖，巖石比較軟?；ㄔ膸r石顏色很深，質(zhì)地很硬，很難劈開(kāi)和辨認(rèn)，發(fā)掘和研究難度更大，對(duì)專業(yè)性要求更高。我們要用各種辦法，才能把化石的結(jié)構(gòu)看清楚?！?/p>

為了弄清楚環(huán)境背景，他們還打了一個(gè)幾百米深的鉆井。5年過(guò)去，他們終于弄清楚了花垣生物群的基本面貌。

化石采坑

由南京古生物所朱茂炎團(tuán)隊(duì)和湖南省博物館、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心、南京大學(xué)、貴州大學(xué)、臨沂大學(xué)等單位科研人員聯(lián)合開(kāi)展的花垣生物群發(fā)掘研究工作，終于結(jié)出了碩果：相關(guān)研究成果的論文投稿2個(gè)多月后，就被全球頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）錄用刊發(fā)。

然而，這只是開(kāi)始。

朱茂炎說(shuō)，還要擴(kuò)大發(fā)掘范圍，到野外觀察化石埋藏的條件，了解化石沉積和埋藏的過(guò)程，這個(gè)區(qū)域整個(gè)地層的變化。澄江動(dòng)物群的研究者已經(jīng)到了第四代，如今的領(lǐng)頭人曾晗就是第四代。花垣生物群的研究還要繼續(xù)，要想辦法找到科研經(jīng)費(fèi)支持，邊發(fā)掘邊研究，邊保護(hù)邊科普。充分發(fā)掘它的價(jià)值，需要幾代人的努力。

而作為深度參與了此次重大發(fā)現(xiàn)研究的在地文博機(jī)構(gòu)，湖南省博物館早已謀劃好今后在自然科學(xué)領(lǐng)域的布局。

“自然科學(xué)研究對(duì)博物館意義重大。我館長(zhǎng)期關(guān)注馬王堆漢墓等保存大量有機(jī)質(zhì)易損文物的遺存，通過(guò)引入地質(zhì)學(xué)、埋藏學(xué)等自然科學(xué)方法，我們可以從更基礎(chǔ)的層面認(rèn)識(shí)保存環(huán)境、微觀條件和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程?！焙鲜〔┪镳^館長(zhǎng)段曉明表示，接下來(lái)，該館將與南京古生物所圍繞埋藏學(xué)、琥珀研究、人文社科和自然學(xué)科的交叉研究三個(gè)方面深入開(kāi)展研究合作，把湖南故事講得更好。

（本文圖片及視頻除署名外，均由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所提供）